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鋯管/棒/板是利用金屬Zr和其他金屬制得的鋯或鋯合金管/棒/板形材料。由于鋯的核性能和性能優(yōu)良,鋯合金管常常用于水冷反應(yīng)堆的核燃料組件及堆內(nèi)結(jié)構(gòu),是重要的核材料。純鋯管主要用來(lái)制造化工設(shè)備,因?yàn)閮r(jià)格昂貴用量還不多。其中鋯錫合金管/棒的用量較多。
工藝特點(diǎn):(1)鋯和氣體的親和力很強(qiáng),它與氧、氫、氮分別在約200、300和400℃開始反應(yīng),較高的溫度下反應(yīng)迅速,因而熔鑄、熱處理都要在真空爐內(nèi)進(jìn)行。在大氣中進(jìn)行熱加工時(shí),應(yīng)采取妥善的保護(hù)措施,并且縮短高溫下的操作時(shí)間。(2)鋯與模具的摩擦系數(shù)較高,容易粘附于模具表面;塑性變形的熱效應(yīng)顯著,加工時(shí)要求有良好的潤(rùn)滑條件。(3)加工規(guī)范對(duì)產(chǎn)品的使用性能具有較敏感的影響。尤應(yīng)注意控制成品前的冷加工及熱處理工藝,以滿足使用要求。(4)管/棒材的尺寸精度和表面質(zhì)量要求很高。所以,工藝裝備應(yīng)有良好的精度,工模具設(shè)計(jì)和制作應(yīng)合理。
管/棒材成品用冷軋、旋轉(zhuǎn)鍛造、旋壓、拉拔等冷加工方法生產(chǎn)。鋯及其合金冷加工時(shí)的塑性良好,變形抗力中等,冷加工性能近似低碳鋼,但是難于潤(rùn)滑而容易粘模,對(duì)拉拔坯料要進(jìn)行表面磷化或氧化處理。為了得到理想的表面質(zhì)量,管材一般不用拉拔而用冷軋法生產(chǎn)。
鋯合金是鋯或其他金屬的固溶體。鋯具有非常低的熱中子吸收截面,高硬度,延展性和性。鋯合金的主要用途是核技術(shù)領(lǐng)域,例如核反應(yīng)堆內(nèi)的燃料棒等。核級(jí)鋯合金的典型組成是超過(guò)鋯和2%的錫,鈮,鐵,鉻,鎳和其它金屬,加入這些金屬來(lái)提高機(jī)械性能和性。
鋯和鋯合金塑性好,可制成管材、板材、棒材和絲材,其中管材為主要產(chǎn)品。鋯和鋯合金的加工工藝取決于鋯的基本性質(zhì)和核反應(yīng)堆對(duì)鋯構(gòu)件的特殊要求。鋯的基本性質(zhì)是:易被氧、氮、氫等污染,易粘模具,有同質(zhì)異晶轉(zhuǎn)變。核反應(yīng)堆對(duì)鋯構(gòu)件的要求是尺寸精度高,顯微組織要求嚴(yán)格,性能穩(wěn)定。使用較廣的無(wú)縫鋯管加工的主要工序?yàn)椋号渲谱院碾姌O、熔鑄、鍛造、熱擠(管坯)、冷加工、精整。鋯合金具有性和生物相容性,因此可用于植入身體。在醫(yī)學(xué)上,可將Zr-2.5Nb合金制成膝關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)植入物,這種鋯合金材料可降低摩擦,增加耐磨性,同時(shí)保持整體性能(可制造性,斷裂韌性和延展性),為**植入物提供了良好的解決方案。
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